(57)【要約】【課題】窒化アルミニウムを基板材として用いた回路パターン形成方法及び該形成方法を用いて回路パターンが形成された回路板において、高エネルギビームの照射による加工部分に信頼の高い絶縁性を実現する。【解決手段】回路パターン形成工程は、窒化アルミニウム基板の準備工程（Ｓ１）、その基板を加熱・酸化処理して表面に酸化層を形成する工程（Ｓ２）、酸化層の上に導電性薄膜を形成する工程（Ｓ３）、高エネルギビームを照射して回路部／非回路部の境界部分の導電性薄膜を除去して回路パターンを形成する工程（Ｓ４）を有する。導電性薄膜を除去する加工部分において、高エネルギビームが酸化層を通過しなければ、基板材の窒化アルミニウムまで到達しないので、高エネルギビームによる窒化アルミニウムの分解と導電性物質（アルミニウム）の発生を酸化層で防止できる。【選択図】  図１
2005019645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化アルミニウム基板の表面に導電性薄膜を形成し、その導電性薄膜における回路部と非回路部の少なくとも境界を含む領域に高エネルギビームを照射して導電性薄膜を除去して回路パターンを形成する回路パターン形成方法において、
前記導電性薄膜を形成する工程の前に、窒化アルミニウム基板の表面を酸化処理して酸化層を形成する工程をさらに備えたことを特徴とする回路パターンの形成方法。
【請求項２】
前記高エネルギビームによる導電性薄膜の除去を、前記酸化層の一部が除去される探さまで行う請求項１に記載の回路パターンの形成方法。
【請求項３】
前記窒化アルミニウム基板の表面に形成する酸化層を、２μｍ以上２０μｍ以下の厚さに形成する請求項２に記載の回路パターンの形成方法。
【請求項４】
前記高エネルギビーム照射時に、窒化アルミニウム基板を冷却する請求項１に記載の回路パターンの形成方法。
【請求項５】
前記高エネルギビーム照射を不活性ガス雰囲気において行う請求項１に記載の回路パターンの形成方法。
【請求項６】
前記窒化アルミニウム基板の表面に形成する酸化層を、算術平均粗さＲａが０．４μｍ〜４μｍとなるように形成する請求項１に記載の回路パターンの形成方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の回路パターン形成方法を用いて回路パターンが形成されたことを特徴とする回路板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、窒化アルミニウム基板に導電回路を形成する回路パターン形成方法及び該形成方法を用いて回路パターンが形成された回路板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子回路の放熱特性を改善するため樹脂基板に替えて、セラミックスを基板として用いたものがある。例えば、ＩＣチップと同程度の熱膨張率を持つなど、電子部品材料としての好特性を備えたものの中で、特に良熱伝導体である、窒化アルミニウムが用いられる。この窒化アルミニウムはアルミニウムの非酸化物系セラミックスであり、その加工方法において非酸化物系という特質に関連したものが知られている。例えば、その基板の切断や絶縁体である窒化アルミニウムの表面に設けた抵抗体や導体をトリミングするために酸化性ガス雰囲気下で高エネルギビームの照射を行い、加工部分に酸化物層を形成する回路パターン形成方法や回路板の製造方法がある。高エネルギビームが照射された部位の窒化アルミニウムが分解することにより導電性物質であるアルミニウムが生じるが、酸化性ガスにより、アルミニウムを絶縁物質である酸化アルミニウムに変質させることができるので、窒化アルミニウム基板の表面において上記加工後も絶縁された回路パターンを形成することができるとされる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−２２８０５０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１に示されるような回路パターン形成方法や回路パターンが形成された回路板においては、窒化アルミニウム基板の表層の導電性物質（アルミニウム）は酸化されて絶縁物質（アルミナ）となるが、その絶縁層は薄く、深層の導電物質は酸化されずにそのまま残留することになる。そのため、信頼性の高い絶縁性確保が困難という問題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、高エネルギビームの照射による加工部分に信頼性の高い絶縁性を実現できる、窒化アルミニウムを基板材として用いた回路パターン形成方法及び該形成方法を用いて回路パターンが形成された回路板を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、窒化アルミニウム基板の表面に導電性薄膜を形成し、その導電性薄膜における回路部と非回路部の少なくとも境界を含む領域に高エネルギビームを照射して導電性薄膜を除去して回路パターンを形成する回路パターン形成方法において、導電性薄膜を形成する工程の前に、窒化アルミニウム基板の表面を酸化処理して酸化層を形成する工程をさらに備えたものである。
【０００７】
上記方法においては、導電性薄膜を形成する工程の前に、窒化アルミニウム基板の表面を酸化処理して酸化層を形成する工程をさらに備えたので、高エネルギビームが照射された導電性薄膜の部位において、高エネルギビームは介在する酸化層を通過しなければ、基板材の窒化アルミニウムまで到達することがない。高エネルギビームの酸化層通過は、高エネルギビームのパワーや処理時間、及び酸化層の厚さの調整により確実に阻止でき、従って、高エネルギビームによる窒化アルミニウムの分解と導電性物質（アルミニウム）の発生を確実に防止できるので、高エネルギビームの照射による加工部分に信頼性の高い絶縁性を実現でき、非回路部分と回路部分とが導通する不具合がなくなる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の回路パターンの形成方法において、高エネルギビームによる導電性薄膜の除去を、前記酸化層の一部が除去される探さまで行うものである。
【０００９】
上記方法においては、酸化層の内部まで入り込んだ導電物質が除去される探さまで導電性薄膜の除去を行うので、高エネルギビームの照射部位に導電性薄膜が残留して電気ショートが発生するのを確実に防止でき、また、酸化層の下の窒化アルミニウム層までは除去深さが達していないので、高エネルギビーム照射によって窒化アルミニウム変質による導電性物質（アルミニウム）が発生しない。従って、回路パターンにおける高い絶縁性の確保と回路板の信頼性向上が実現される。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２に記載の回路パターンの形成方法において、窒化アルミニウム基板の表面に形成する酸化層を、２μｍ以上２０μｍ以下の厚さに形成するものである。
【００１１】
上記方法においては、窒化アルミニウム基板の表面に形成する酸化層を、２μｍ以上２０μｍ以下という適切な厚さに形成するので、窒化アルミニウムによる放熱性と酸化層による回路パターンの絶縁性とを確保し、さらに各層間の接合信頼性、高エネルギビームによる加工時の信頼性を確保して回路板が実現できる。
【００１２】
例えば、酸化層の厚さが薄すぎて、２μｍ以下の場合、高エネルギビーム照射によって酸化層まで除去されてしまい、窒化アルミニウム層が露出し、高エネルギビーム照射によって窒化アルミニウム変質による導電性物質（アルミニウム）が発生する可態性がある。
【００１３】
また、酸化層が厚すぎて、２０μｍ以上となる場合、酸化層の剛性が大きくなるため、窒化アルミニウムと酸化物の界面で剥離などの不具合が発生しやすくなる。これは、次のような事情による。本発明においては、高エネルギビーム照射によって局所的に導電性薄膜の温度を高めて導電性薄膜の蒸発除去、等が行われる。窒化アルミニウムは、例えば樹脂基板の場合よりも熱伝導率が高いので、基板全体の温度が上昇する。そのため、窒化アルミニウム層、酸化層、導電性薄膜の各線膨張率の違いと温度上昇によって界面に応力が生じ、剥離などの不具合が発生する。特に窒化アルミニウム基板上に形成する酸化層の厚さが２０μｍ以上の場合、このような不具合が発生しやすくなる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１に記載の回路パターンの形成方法において、高エネルギビーム照射時に、窒化アルミニウム基板を冷却するものである。
【００１５】
上記方法においては、高エネルギビーム照射時に基板を冷却するので、基板が高温となるのを防止でき、窒化アルミニウム層、酸化層、導電性薄膜の各層の線膨張率の違いに起因する界面での内部応力の発生や界面の部分的な剥離を防止できる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１に記載の回路パターンの形成方法において、高エネルギビーム照射を不活性ガス雰囲気において行うものである。
【００１７】
上記方法においては、高エネルギビーム照射を不活性ガス雰囲気において行うので、導電膜除去部で局所的に酸化が進行するのを防止できる。前述したように高エネルギビーム照射時に基板の温度が上昇するため、導電膜除去部が酸化雰囲気であると、導電膜除去部で局所的に酸化が進行し、窒化アルミニウム基板表面の酸化層の厚さにバラツキが生じることになる。酸化層の厚さが一様でない場合、熱負荷により、酸化層の厚み変化部分に応力集中が生じ、酸化層の剥離という不具合が発生する。上記方法により、このような不具合が防止できる。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１に記載の回路パターンの形成方法において、窒化アルミニウム基板の表面に形成する酸化層を、算術平均粗さＲａが０．４μｍ〜４μｍとなるように形成するものである。
【００１９】
上記方法においては、算術平均粗さＲａが０．４μｍ〜４μｍとなるように酸化層を形成するので、酸化層の上に形成する導電性薄膜と酸化層との高い接合強度が得られ、また導電性薄膜の厚さ分布が一定範囲内に得られることで、高エネルギビーム照射による導電性薄膜の除去を確実に行うことができる。表面粗さＲａが０．４μｍ以下の場合、導電性薄膜と酸化層が接する面積が少なく、高い接合強度を得られない。また、表面粗さＲａが４μｍ以上の場合、表面が粗すぎて、高エネルギビーム照射時に導電性薄膜の除去残りが発生することがある。
【００２０】
請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の回路パターン形成方法を用いて回路パターンが形成された回路板である。この構成においては、上述の作用効果を有する回路板が実現される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る回路パターン形成方法及び該形成方法を用いて回路パターンが形成された回路板について、図面を参照して説明する。図１は回路板形成方法の概要を示すフローである。回路板は、大きく４つの工程を経て形成される。最初の２つの工程は、窒化アルミニウム粉体材料を成形して焼結する窒化アルミニウム基板の準備工程（Ｓ１）と、窒化アルミニウム基板を加熱してその表面を酸化処理して酸化層を形成する酸化層形成工程（Ｓ２）である。後の２つの工程は、形成された酸化層の上にスパッタリング、蒸着、イオンプレーティングなどの物理蒸着法による成膜を行う導電性薄膜の形成工程（Ｓ３）と、▲１▼高エネルギビームによる回路部／非回路部の分離、▲２▼回路部のめっきによる厚膜化、▲３▼非回路部の導電性薄膜除去からなる回路パターン形成工程（Ｓ４）である。
【００２２】
上述の工程に沿って、回路板の構造を示しながら回路パターン形成方法を説明する。図２は回路板の表面処理の様子を示す。まず、図２（ａ）に示すように、窒化アルミニウム基板１が粉末成形、焼結により形成される。次に、図２（ｂ）に示すように、窒化アルミニウム基板１の表面に酸化処理が行われ、酸化層２が形成される。次に、図２（ｃ）に示すように、酸化層２の上に、例えば銅をターゲットとするスパッタリングによって、導電性薄膜３が形成される。次に、図２（ｄ）に示すように、導電性薄膜３における回路部５と非回路部５ａの境界部分に高エネルギビーム、例えばレーザビームが照射され、その部分の導電性薄膜が蒸発除去されて、その除去部４によって回路部５と非回路部５ａが分離され、所定の回路パターンが形成される。
【００２３】
続いて、図２（ｅ）に示すように、回路部５の部分が、例えば電解銅めっきにより厚膜化され、厚膜化した回路部６が形成される。このとき、非回路部５ａには電解めっき工程において電流が流れず、従って、この部分はめっきされないので、その膜厚はもとのままの薄膜の状態にある。次に、図２（ｆ）に示すように、回路パターン形成面全体を軽くエッチングすることにより、下地の酸化層２が現れるように、前記非回路部５ａの導電性薄膜が除去されて、回路パターンが形成された回路板が完成する。この後、この回路板の使用用途に応じて、厚膜化した回路部の金めっき処理などが行われて電子部品、例えば発光ダイオードなどの実装等が行われる。
【００２４】
このように、本回路パターン形成方法では、導電性薄膜を形成する工程の前に、窒化アルミニウム基板の表面を酸化処理して酸化層を形成する工程を備えている。導電性薄膜と窒化アルミニウム間に酸化層が存在するため、高エネルギビームが照射された導電性薄膜の部位において、その介在する酸化層を通過しなければ、高エネルギビームが基板材の窒化アルミニウムまで到達することがない。高エネルギビームの酸化層通過は、高エネルギビームのパワーや処理時間、及び酸化層の厚さの調整により確実に阻止でき、従って、高エネルギビームによる窒化アルミニウムの分解と導電性物質（アルミニウム）の発生を確実に防止できる。
【００２５】
上述の高エネルギービームによる導電性薄膜の除去部４について、さらに説明する。図３は高エネルギービームにより導電性薄膜を除去した状態を示す。この図に示されるように、除去部４において導電性薄膜は完全に除去されて、回路部５と非回路部５ａとが完全に分離されている。また、除去部４において、酸化層２の表面の一部深さまで、除去部分が進行している。
【００２６】
このように、酸化層の一部が除去される探さまで導電性薄膜の除去を行うことで、高エネルギビームの照射部位に導電性薄膜が残留して電気ショートが発生するのを確実に防止でき、また、酸化層の下の窒化アルミニウム層までは除去深さが達していないので、高エネルギビーム照射によって窒化アルミニウム変質による導電性物質（アルミニウム）が発生しないようにできる。
【００２７】
次に、本発明の回路パターン形成方法により回路パターンが形成された回路板を用いたデバイス例を説明する。図４は本発明の回路板を光通信用モジュールに用いたものを示す。窒化アルミニウム基板１の上に酸化層２を介して回路部６が形成されている。回路部６に発光素子８を実装し、発光素子８の上部電極と回路パターンがボンディングワイヤ９によって電気接続されている。出力の大きな発光素子８を用いたり、またスイッチング周波数の高い発光素子８を用いると、発光素子８の消費電力が大きくなり、発熱量が高くなるので、放熱が効率よく行われないと、発光効率が低下する。
【００２８】
そこで、回路板として窒化アルミニウム基板１による回路板を用いると、発光素子で生じた熱が、窒化アルミニウム基板を通じて放熱されるので、発光素子の効率低下を抑制することができ、従って、消費電力を低減することが可能になる。このように、本回路パターンの形成方法による回路板は、加工エネルギを集束することができる高エネルギビームの照射によって加工精度の高い回路パターンを形成でき、さらに放熱性の高い窒化アルミニウムを用いることから、発熱量の高い高周波用の光通信機器モジュールのパッケージなどに好適に用いることができる。以下において、各工程の詳細、及び実施例について説明する。
【００２９】
（基板材原料の準備）
窒化アルミニウム基板材の形成に用い原料である窒化アルミニウム粉は、還元窒化法、直接窒化法，気相合成法などの方法を用いて製造される。本発明において基板材原料の製造方法は特に限定されない。また、窒化アルミニウムは難焼結材料であるため、イットリア（Ｙ２Ｏ３）やカルシア（ＣａＯ）などを焼結助剤として原料に添加してもよい。
【００３０】
（成形・脱脂・焼結）
窒化アルミニウム粉を基板の形状に成形する方法は、通常セラミックスの成形で用いられる圧縮成形、押出成形、射出成形、テープ成形などの方法を適用することができる。特に、平板状の成形品を得るためには、圧縮成形やテープ成形が、また三次元形状を得るためには、射出成形が好適に用いられる。また、成形方法によっては、原料に流動性や可塑性を付与するために、有機溶剤や樹脂などの有機物を添加することもできる。
【００３１】
上述により原材料を成形後、必要に応じて、成形品に含まれる有機物を除去するために脱脂が行われる。この脱脂工程では、室温から６００℃程度まで徐々に温度を上げていき、成形品に含まれる有機物を溶出させる。脱脂時の雰囲気は、大気下でも窒素などの不活性ガス下でもよい。
【００３２】
その後、成形品を焼結することで緻密化された焼結体として窒化アルミニウム基板が得られる。この焼結工程は、雰囲気を窒素などの不活性ガスに置換し、１８００℃程度まで徐々に温度を上げて行われる。大気中などで焼結を行うと、窒化アルミニウムの粒界にアルミナが析出してしまう。そのため、焼結速度が低下するばかりではなく、窒化アルミニウム以外の成分が混入し、焼結体の熱伝導率も低下する。そこで、窒化アルミニウムの焼結は、窒素などの不活性雰囲気下で行う必要がある。
【００３３】
（酸化処理）
次に、上述の工程で得られた窒化アルミニウム基板は、前述のように回路パターン形成時の高エネルギビーム照射後において高い絶縁性を維持するため、その表面を酸化処理して酸化層が形成される。酸化層を形成する酸化処理の方法として、例えば大気中での加熱処理が行われる。この方法では、窒化アルミニウム基板材は、室温から１０００℃まで毎時１００℃程度で昇温させた後、１０００℃で数時間〜数十時間保持され、その表面に酸化層が形成される。加熱温度や処理時間は、形成する酸化膜の厚さに応じて設定される。また、大気中ではなく加圧した水蒸気中で処理を行うことによって、大気中の場合と比較してより低温かつ短時間で酸化処理を行うこともできる。また、酸化層の形成は、加熱による酸化処理に限定されず、他の成膜方法、例えば、化学気相成長法（ＣＶＤ法）や、スパッタリング法で行ってもよい。そして、これらの方法を比較すると、膜厚管理が最も容易であるのは、大気中での加熱処理である。
【００３４】
（導電性薄膜形成）
上述の窒化アルミニウム基板の表面に形成された酸化層の上に形成する導電性薄膜は、スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティングなどの物理蒸着法（ＰＶＤ法）により形成される。しかし、ＰＶＤ法に限定されることなくＣＶＤ法などの他の方法で行ってもよい。導電性薄膜は、銅、ニッケル、金、アルミニウム、チタン、モリブデン、クロム、タングステン、スズ、鉛などの単体金属、又は黄銅、ＮｉＣｒなどの合金を用いて行われる。
【００３５】
ここで、スパッタリングとしては、例えばＤＣスパッタ方式を適用できる。チャンバ内に窒化アルミニウム基板材を配置した後、真空ポンプによりチャンバ内の圧力が１０−４Ｐａ以下になるまで真空引きし、この状態でチャンバ内にアルゴン等の不活性ガスを０．１Ｐａのガス圧になるように導入する。次に、５００Ｖのスパッタ用直流電圧を印加することによって、銅ターゲットがアルゴンイオンによりボンバードされ、スパッタされた銅粒子により、窒化アルミニウム基板の酸化層の上に銅の薄膜が形成される。銅薄膜は、例えば３００〜５００ｎｍ程度の膜厚とされる。
【００３６】
また、真空蒸着法を用いる場合、例えば、電子線加熱式真空蒸着方式を適用することができる。真空ポンプによりチャンバ内の圧力が１０−３Ｐａ以下になるまで真空引きし、４００〜８００ｍＡの電子流により坩堝の中の蒸着材料に衝突させて加熱・蒸発させる。上記同様に、３００ｎｍ〜５００ｎｍ程度の膜厚の銅などの金属層が窒化アルミニウム基板材の酸加層表面に形成して用いられる。
【００３７】
また、イオンプレーティング法を用いる場合、チャンバ内の圧力を１０−４Ｐａ以下になるまで真空引きし、上述の真空蒸着と同様の条件で蒸着材料を蒸発させると共に、基板材と坩堝の間にアルゴン等の不活性ガスを導入し、ガス圧を０．０５〜０．１Ｐａとなるようにして、誘導アンテナからの電力でプラズマを発生させる。誘導アンテナには、１３．５６ＭＨｚの高周波で５００Ｗのパワーを投入すると共に、１００〜５００Ｖの直流のバイアス電圧が印加される。上記同様に、３００〜５００ｎｍ程度の膜厚の銅などの金属層が窒化アルミニウム基板材の酸加層表面に形成して用いられる。
【００３８】
（回路パターン形成）
上述の導電性薄膜において回路部／非回路部を分離するための高エネルギビームとして、電磁波ビームであるレーザ光を用いることができる。回路部と非回路部の境界に沿ってレーザ光を照射し、この境界部分の導電性薄膜を蒸発させて除去することにより、回路部が非回路部から電気絶縁される。レーザ光として、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザやその高調波（第２高調波；ＳＨＧ−ＹＡＧ、第３高調波；ＴＨＧ−ＹＡＧ）レーザを用いることができる。このうち、加工速度の観点からＴＨＧ−ＹＡＧレーザが好適である。
【００３９】
また、高エネルギビームとして、上述の電磁波ビームの他に、粒子ビームであるイオンビーム、例えば集束イオンビーム（ＦＩＢ）、や電子線ビームを用いることができる。
【００４０】
上述の処理によって回路部／非回路部を分離して形成された回路パターンの回路部に、必要に応じて電気めっきが施され、所望の膜厚の回路部が形成される。その後、非回路部に残る導電性薄膜がソフトエッチング処理によって除去され、所望の回路パターンを形成した窒化アルミニウム基板による回路板が得られる。上述のように、高エネルギビームを用いることによって回路パターンを加工精度良く形成することができ、また、高エネルギビームを照射するプログラムを変更することによって回路パターンを変更できるので、回路板の設計変更に容易に対応することができる。
【００４１】
【実施例】
（基板材）
厚さ３ｍｍの窒化アルミニウム製平板（ＳＨ−１５、トクヤマ）から４０ｍｍ×３０ｍｍの大きさで切り出したものを、以後の評価で用いる試験体の窒化アルミニウム基板とした。表面粗さを非接触３次元計測装置（ＮＨ−３Ｎ，三鷹光器）で計測したところ、算術平均粗さＲａは０．３μｍであった。
【００４２】
（酸化処理）
続いて、電気マッフル炉（ＫＭ−６００、アドバンテック）を用いて大気雰囲気で加熱することで上記試験体の表面を酸化処理し、酸化層を形成した。酸化層形成条件は、室温から１０００℃まで毎時１００℃の昇温、及び１０００℃における２４時間保持である。この酸化条件により、窒化アルミニウム試験体表面に厚さ約５μｍの酸化層（アルミナ層）が形成された。
【００４３】
（導電性薄膜形）
上記試験体表面の酸化層をプラズマ処理により表面清浄化、及び活性化した後、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて、酸化層表面に導電性薄膜を形成した。まず、試験体をプラズマ処理装置のチャンバ内にセットし、チャンバ内を１０−４Ｐａ程度に減圧した後、１５０℃で３分間、試験体を予備加熱した。その後、チャンバ内に酸素ガスを流通させると共に、チャンバ内のガス圧を１０Ｐａ程度に制御し、電極間に１ｋＷの高周波電圧（ＲＦ：１３．５６ＭＨｚ）を３００秒間印加することによって、プラズマ処理を行った。
【００４４】
続いて、チャンバ内の圧力を１０−４Ｐａ以下にし、この状態でチャンバ内にアルゴンガスを０．６Ｐａのガス圧になるように導入した後、５００Ｖの直流電圧を印加することによって、銅ターゲットを用いたスパッタリングにより、試験体表面に膜厚が約３００ｎｍの銅の導電性薄膜を形成した。
【００４５】
（回路パターン形成）
大気中でＹＡＧレーザの第３高調波（ＴＨＧ−ＹＡＧレーザ）を用いて、平均出力６Ｗ、スポット径４０μｍ、走査速度毎秒２００ｍｍの条件で試験体表面にパターンを形成した。ピール強度評価用の試験体では、５ｍｍの間隔で平行にレーザを走査し、絶縁性評価用の試験体では、一辺５ｍｍの正方形状にレーザを走査して、導電性薄膜を除去した試験パターンを形成した。
【００４６】
（めっき）
ピール強度評価用の試験体に対しては、レーザで上記試験パターンを形成した後、試験体表面に電解めっきにより銅めっきを施し、回路部の導電性薄膜の厚さを約１５μｍの厚さとした。また、絶縁性評価用の試験体にはめっき処理を行わず、上記パターン形成後にそのまま絶縁性試験に供した。
【００４７】
（絶縁抵抗計測）
上述の一辺５ｍｍの正方形の内部とその外部間で、導電性薄膜を除去してできた絶縁部の抵抗値を、デジタルＭΩ抵抗計（ＭＯＤＥＬ３５７１Ａ−０２，鶴賀電機）を用いて、印加電圧を５００Ｖ、チャージ時間を１分間として計測した。そして、抵抗値が１ＧΩ以上のものを良、それ未満のものを不良とした。
【００４８】
（ピール強度計測）
剥離強度試験（９０度ピール試験）は、万能材料試験機（オートグラフＡＧ１０ＴＤ，島津製作所）を用いて、室温・大気雰囲気下で、試験速度毎秒５０ｍｍの一定速度で行った。ＪＩＳＣ６４８１に準拠して、単位幅あたりの引き剥がし強度（９０度ピール強度）を算出した。
【００４９】
（実施例１、比較例１）
上述した、基板材からピール強度計測までの一連の内容に従って形成及び計測された試験体を実施例１とする。また、実施例１において切り出した窒化アルミニウム製平板に酸化処理を施さずに、その後の処理は実施例１と同一として導電性薄膜形成、回路パターン形成、めっき処理を行って、比較例１の試験体を形成した。実施例１と比較例１の形成条件と評価結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
2005019645.tif 000003
【００５１】
評価の結果、表１に示すように、絶縁性、ピール強度の双方において実施例１が比較例１よりも優れた性能を示していることが分かる。この結果は、実施例１における酸化層の存在の効果を裏付けるものである。
【００５２】
（比較例２）
試験体表面における導電性薄膜の形成までは実施例１と同一条件で行い、その後の回路パターンの形成において、実施例１よりもレーザの走査速度を遅くすることで、除去深さが７μｍになるようにして、比較例２の試験体を形成した。この除去深さは、酸化層の厚さ５μｍよりも深い条件となっており、窒化アルミニウムまで高エネルギビームが達している。そして、ピール強度計測用の試験体に対しては実施例１と同様のめっき処理を施し、絶縁評価用の試験体に対してはめっき処理をせず、そのまま試験に供した。比較例２の形成条件と評価結果を表２に示す。
【００５３】
【表２】
2005019645.tif 000004
【００５４】
評価の結果、表２に示すように、絶縁性において実施例１に比べて劣っていることが分かる。実施例１では、高エネルギビーム照射による除去深さが、酸化層の一部が除去される深さとされており、高エネルギビームの照射部位に導電性薄膜が残留することを防止できると共に、除去深さを酸化膜厚より小さくすることで、高エネルギビーム照射によって窒化アルミニウムが露出することがなく、また窒化アルミニウムからアルミニウムが析出することもなく、結露等により酸化層と回路パターンが絶縁不良となる不具合の発生がない。上述の評価結果は、比較例２におけるように、酸化層の下の窒化アルミニウム層に除去深さが達すると、酸化層の効果が失われることを示しており、このことは逆に、実施例１における酸化層の存在の効果を裏付けるものである。
【００５５】
（比較例３、比較例４）
実施例１における酸化処理条件を変えて、酸化層厚さが実施例１よりも薄い１μｍとした他は、実施例１と同一の形成条件として、比較例３の試験体を形成した。また、実施例１における酸化処理条件を変えて、酸化層厚さが実施例１よりも厚い３０μｍとした他は、実施例１と同一の形成条件として、比較例４の試験体を形成した。比較例３と比較例４の形成条件と評価結果を表３に示す。
【００５６】
【表３】
2005019645.tif 000005
【００５７】
評価の結果、表３に示すように、比較例３では絶縁性において、また比較例４ではピール強度において、実施例１よりもそれぞれ劣っていることが分かる。窒化アルミニウム基板上に形成する酸化層の厚さが、実施例１では２μｍ〜２０μｍの範囲である５μｍとされているのに対し、比較例３では１μｍと薄すぎであり、比較例４では３０μｍと厚すぎになっている。
【００５８】
酸化層の厚さが２μｍ以下の場合、酸化層の内部に入り込んでいる導電膜が除去できるようなエネルギで高エネルギビーム照射を行うと酸化層が除去され、窒化アルミニウム層が露出することにより絶縁性に不具合が発生する可能性がある。また、酸化層の厚さが２０μｍ以上の場合，酸化層の剛性が大きくなるため、窒化アルミニウム層、酸化層、金属薄膜のそれぞれの線膨張率の違いから、温度上昇によって界面に応力が生じ、窒化アルミニウムと酸化物の界面で剥離などの不具合が発生しやすくなる。上述の評価結果は、実施例１における酸化層の厚さが適切な厚さに形成されていることを裏付けるものである。
【００５９】
（実施例２）
実施例１における回路パターン形成の際に、ペルチエ素子から成る冷却ユニットを備えたステージに試験体を固定し、試験体を冷却しながら試験体表面にパターンを形成した他は、実施例１と同一条件として実施例２の試験体を形成した。実施例２の形成条件と評価結果を表４に示す。
【００６０】
【表４】
2005019645.tif 000006
【００６１】
評価の結果、表４に示すように、実施例２では、絶縁性は実施例１と同等であるが、ピール強度において実施例１よりも向上していることが分かる。これは、高エネルギビーム照射時に基板を冷却するので、基板が高温となるのを防止でき、窒化アルミニウム層、酸化層、導電性薄膜の各層の線膨張率の違いに起因する界面での内部応力の発生や界面の部分的な剥離を防止できる。
【００６２】
（実施例３）
実施例１における回路パターン形成の際に、窒素雰囲気中で高エネルギビーム照射を行った他は、実施例１と同一条件として実施例３の試験体を形成した。実施例３の形成条件と評価結果を表５に示す。
【００６３】
【表５】
2005019645.tif 000007
【００６４】
評価の結果、表５に示すように、実施例３では、絶縁性は実施例１と同等であるが、ピール強度において実施例１よりも向上していることが分かる。これは、高エネルギビーム照射を不活性ガス雰囲気において行うので、導電膜除去部が温度上昇しても酸化が進行することがなく、従って、窒化アルミニウム基板表面における局所的な酸化進行による酸化層の厚さバラツキ及び熱負荷の相乗作用が発生することがなく、酸化層厚み変化部分における応力集中と酸化層の剥離という不具合が防止されることによる。
【００６５】
（実施例４）
実施例１における導電性薄膜を形成するためのプラズマ処理後のスパッタリング成膜時に、最初の１００ｎｍの薄膜形成はチャンバ内にアルゴンガスと酸素ガスを分圧比４：１、合計ガス圧０．６Ｐａになるように流入させ、残りの２００ｎｍの薄膜形成は、実施例１と同様にアルゴンガスのみをガス圧０．６Ｐａになるようにチャンバ内に流入させた他は、実施例１と同一条件として実施例４の試験体を形成した。比較例４の形成条件と評価結果を表６に示す。
【００６６】
【表６】
2005019645.tif 000008
【００６７】
評価の結果、表６に示すように、実施例４では、絶縁性は実施例１と同等であるが、ピール強度において実施例１よりも向上していることが分かる。これは、導電性薄膜形成をその初期段階は酸化雰囲気で行うので、下地の酸化層（酸化アルミニウム）と界面を形成する導電性薄膜中に酸化金属層が形成されることになり、従って、この界面において酸化物同士が酸素原子を介して強固に結合するようになり、導電性薄膜の接合性が向上してピール強度が向上したことによる。
【００６８】
（実施例５，比較例５）
実施例１における酸化処理の前に、試験体を濃度２０％、温度３０度の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液に１時間浸した後、十分に水洗を行った他は、実施例と同一条件として実施例５の試験体を形成した。この処理によって、実施例５の試験体において酸化層の表面粗さが、実施例１よりも粗くＲａ＝０．７３μｍとなった。また、実施例１における酸化処理の前に、試験体表面にサンドブラストによって表面粗化処理を行った他は、実施例１と同一条件として比較例５の試験体を形成した。この処理によって、比較例５の試験体において酸化層の表面粗さが、実施例５よりもさらに粗くＲａ＝４．５μｍとなった。実施例５と比較例５の形成条件と評価結果を表７に示す。
【００６９】
【表７】
2005019645.tif 000009
【００７０】
評価の結果、表７に示すように、実施例５では、絶縁性は実施例１と同等であるが、ピール強度において実施例１よりも向上し、比較例５では、ピール強度において実施例１、さらには実施例５よりも高い値が得られたものの、絶縁性において不良となることが分かる。これは、算術平均粗さＲａが、０．４μｍ〜４μｍとなるように酸化層を形成すれば、高エネルギビーム照射による導電性薄膜の除去を確実に行うことができることに加え、導電性薄膜と酸化層との高い接合強度が得られるが、酸化層の表面が粗すぎると、高い接合強度は得られるものの高エネルギビーム照射による導電性薄膜の除去において除去残りが発生して絶縁不良が発生することによる。
【００７１】
上述の実施例５の場合、予め窒化アルミニウム基板の表面が適度に粗化されている。窒化アルミニウムを水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液などの薬液によって粗化する場合、窒化アルミニウムは一様に溶けずに、まず粒界から溶解し、次に結晶粒が外れることによって表面が粗化される。この場合、表面粗さは処理時間や薬液濃度に依存せず、窒化アルミニウム基板の粒径に依存する。そこで、所定の範囲の粒径からなる窒化アルミニウム粉を原料として焼結した基板を用いれば、実施例５の場合のように、薬液処理によって所望の表面粗さＲａとなるように粗化させることができる。
【００７２】
（実施例６、比較例６）
実施例１における回路パターン形成の後に、追加処理として、窒素雰囲気で２０分間、１０７０℃の温度で試験体を加熱し、その後、ピール強度評価用の試験体に対しては銅めっきを施し、絶縁性評価用の試験体はそのままとして、実施例６の試験体を形成した。また、実施例１における導電性薄膜形成後、つまり好エネルギビーム照射前に、追加処理として、窒素雰囲気で２０分間、１０７０℃の温度で試験体を加熱し、その他は、実施例と同一条件として比較例６の試験体を形成した。実施例６と比較例６の形成条件と評価結果を表８に示す。
【００７３】
【表８】
2005019645.tif 000010
【００７４】
評価の結果、表８に示すように、実施例６では、絶縁性は実施例１と同等でピール強度が向上し、また、比較例６では、ピール強度において実施例１よりも高い値が得られたものの、絶縁性において不良となることが分かる。これは、高エネルギビーム照射処理終了後に、不活性ガス雰囲気で基板を加熱処理することにより、酸化層と金属薄膜が酸素原子を介して化学結合されるので、実施例６の場合のように、導電性薄膜と酸化層の界面における接合性が向上したことによる。また、高エネルギビーム照射処理前に上述の加熱処理を行う場合、加熱処理によって窒化アルミニウム基板表面の酸化物と金属からなる層が厚くなるため、比較例６の場合のように、高エネルギビーム照射による金属除去が困難になり、除去残りによって絶縁不良が発生したことによる。
【００７５】
（比較例７）
実施例１における回路パターン形成の際、ＣＯ２レーザ（波長１０．６μｍ）を用いて走査速度毎分３．２ｍｍでパターン形成を行った他は、実施例１と同一条件として比較例７の試験体を形成した。比較例７の形成条件と評価結果を表９に示す。
【００７６】
【表９】
2005019645.tif 000011
【００７７】
評価の結果、表９に示すように、比較例７ではエネルギ密度の低いＣＯ２レーザを用いるので除去残りがないように、実施例１よりも加工速度を遅くしたのであるが、それにも関わらず絶縁性が不良となることが分かる。これは、高エネルギビームとして電磁波ビームであるレーザ光を用いる場合、レーザの波長が２００ｎｍ〜６００ｎｍのものが好適に用いられるが、レーザの波長が６００ｎｍ以上の場合、レーザ照射部のエネルギ密度を十分高くすることができないため、導電性薄膜の除去が不完全となり絶縁不良となったことによる。また、このような長波長のレーザを用いる場合、導電性薄膜除去加工に多大な時間を要し、さらに、金属が銅の場合、高エネルギビームの吸収率が低下するので、除去加工に多大な時間を要することになる。また、波長が２００ｎｍ以下の場合、現状では実用的なレーザ装置がなく、生産に使用することができない。なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る回路パターン形成方法の概略工程フロー図。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は本発明の一実施形態に係る回路パターン形成方法を説明する回路板の断面斜視図。
【図３】本発明の一実施形態に係る回路パターン形成方法を説明する回路板の断面図。
【図４】本発明の一実施形態に係る回路板を用いた光通信用モジュールを示す断面図。
【符号の説明】
１  窒化アルミニウム
２  酸化層
３  導電性薄膜
４  除去部
５、６  回路部
５ａ  非回路部
【図１】
2005019645.tif 000012
【図２】
2005019645.tif 000013
【図３】
2005019645.tif 000014
【図４】
2005019645.tif 000015